大文件分片上传

场景，在工作中很多文件都超过了10M。一般nginx 上传文件大小可能在8M的水平。如果这时候上传大文件，nginx 就会报错。

方案

1. 修改nginx 配置。
2. 配置nginx 断点续传模块。
3. 使用http协议实现断点续传。

nginx 修改过大可能对整体的健壮性造成影响。
nginx 配置断点续传后还是需要做额外的处理，所以最终敲定使用http实现分片上传。

设计

• 单机，相关的信息存储在内存里面。

维度

一共考虑三个维度。

• 对文件的管理。
• 单个文件信息。
• 拆分的文件信息。

文件管理类

文件管理类比较简单，只要是通过文件的唯一标志(md5 + 业务)，来映射到文件结构。

提供 add, get_key, clear_file 等功能。

class FileUploadManager(object):

    def __init__(self):
        self.file_map = {}

    def add_file_map(self, file_upload_helper):
        key = self.get_key(file_upload_helper.business, file_upload_helper.file_check_sum)
        self.file_map[key] = file_upload_helper

    @staticmethod
    def get_key(business, checksum):
        return '%s-%s' % (business, checksum)

    def get_file_uploader(self, business, checksum):
        key = self.get_key(business, checksum)
        return self.file_map.get(key)

    def is_file_exit(self, business, checksum):
        return self.get_key(business, checksum) in self.file_map

    def __str__(self):
        info = ''
        for file_name, file_helper in self.file_map.iteritems():
            info += 'file_name:%s %s' % (file_name, file_helper)
        return info

    def clear_file(self, file_name):
        for k, v in self.file_map.iteritems():
            if v.file_name == file_name:
                v.clear()
                del self.file_map[k]
                break

文件类

文件类，需要存储文件的名称,md5 的值，文件的分片的大小，分片类的信息包含其中。提供合并函数以及其他校验功能。

class FileUploadHelper(object):
    def __init__(self, business, file_name, file_check_sum, total_chunk_number, account):
        self.business = business
        self.file_name = file_name
        self.file_check_sum = file_check_sum
        self.total_chunk_number = int(total_chunk_number)
        self.chunk_map = dict()
        self.checksum_set = set()
        self.file_dir = base_path + self.business + '/' + self.file_name + self.file_check_sum
        self.upload_file_path = self.file_dir + '/' + file_name
        self.operator = account
        self.s3_url = ''
        self.create_file_dir()
        self.upload_s3_status = UploadStatus.INIT

    def create_file_dir(self):
        if not os.path.exists(self.file_dir):
            os.makedirs(self.file_dir)

    def add_chunk(self, chunk_check_sum, chunk_content, chunk_number):
        chunk_file = FileChunk(chunk_check_sum, chunk_content, chunk_number, self.file_dir)
        self.chunk_map[int(chunk_number)] = chunk_file
        self.checksum_set.add(chunk_check_sum)

    def merge_chunk(self):
        # check len
        if len(self.chunk_map) != self.total_chunk_number:
            return 'chunk_map:%s len not equal total_chunk_number:%s ' % (len(self.chunk_map), self.total_chunk_number)
        return self._merge_chunk()

    def _merge_chunk(self):
        # 文件已存在 并且md5 的值一致 返回, 否则 删除 重新合并
        if os.path.exists(self.upload_file_path):
            if self.check_is_same() == '':
                return
            else:
                os.remove(self.upload_file_path)

        for k, v in sorted(self.chunk_map.iteritems()):
            log.data('iteritems|k%s v:%s', k, v.__dict__)
            with open(self.upload_file_path, 'a') as file:
                with open(v.chunk_file_path, 'r') as chunk_file:
                    file.write(chunk_file.read())

        return self.check_is_same()

    def check_is_same(self):
        file_checksum = get_big_file_md5(self.upload_file_path)
        if file_checksum.lower() != self.file_check_sum.lower():
            return 'file_check_sum not equal! current_file_checksum:%s self.file_check_sum:%s' % (file_checksum, self.file_check_sum)
        return ''

    def get_chunk_checksum(self):
        return [checksum for checksum in self.checksum_set]

    def set_status(self, status):
        self.upload_s3_status = status

    def get_status(self):
        return self.upload_s3_status

    def is_finish(self):
        return self.get_status() == UploadStatus.FINISH

    def get_s3_url(self):
        # s3_url 生成一次 路径生成依赖日期 所以必须存储
        return get_temp_s3_url(os.path.join(settings.S3_BUCKET_KEY, self.get_business_s3_path()))

    def get_business_s3_path(self):
        if self.s3_url == '':
            self.s3_url = os.path.join(self.business, get_day_dir(), self.file_name)
        return self.s3_url

    def clear(self):
        del_dir_tree(self.file_dir)

    def __str__(self):

        chunk_info = '\n#####################chunk_info#######################\n'
        for file_number, file_info in self.chunk_map.iteritems():
            chunk_info += 'file_number:%s file_info:%s' % (file_number, file_info)

        return str(self.__dict__) + chunk_info

分片类

单个分片的信息存储其中.

class FileChunk(object):
    def __init__(self, chunk_check_sum, chunk_content, chunk_number, file_dir):
        self.chunk_check_sum = chunk_check_sum
        # self.file_name = file_name
        self.chunk_number = chunk_number
        self.file_dir = file_dir
        # 文件名称为序号
        self.chunk_file_path = os.path.join(self.file_dir, self.chunk_number)
        self._save_chunk(chunk_content)

    def _save_chunk(self, chunk_content):

        if not os.path.exists(self.file_dir):
            # 递归创建
            os.makedirs(self.file_dir)

        # 文件已存在 并且md5 的值一致
        if os.path.exists(self.chunk_file_path) and self.check_is_same():
                return

        with open(self.chunk_file_path, 'w') as f:
            f.write(chunk_content)
        return

    def check_is_same(self):
        file_checksum = get_big_file_md5(self.chunk_file_path)
        if file_checksum.lower() != self.chunk_check_sum.lower():
            log.error('check_is_same|fail file_checksum:%s self.chunk_check_sum:%s',file_checksum, self.chunk_check_sum)
            return False
        return True

    def __str__(self):
        return 'chunk_check_sum:%s chunk_number:%s chunk_file_path:%s' % \
               (self.chunk_check_sum, self.chunk_number, self.chunk_file_path)

注意点

• 对于以上的信息存储在内存里，这就只能使用单进程单实例的形式来解决，如果多实例不同的请求打到了不同的机器上去分片则无法做一个合并。
• 前端上传分片的时候可能并发上传。分片的顺序是需要注意的。